適度干旱脅迫調(diào)控甘草次級代謝分子機制的初步研究.pdf

1、甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch.）為豆科多年生草本植物，其根和根莖入藥，具有補脾益氣，清熱解毒，祛痰止咳，緩急止痛，調(diào)和諸藥之功效，在日用化學(xué)品、食品中廣泛用作甜味劑。隨著人類對甘草需求的日益增長，甘草資源被過度開發(fā)。保護野生甘草資源和提高人工栽培甘草的質(zhì)量是解決這一問題的關(guān)鍵因素。
　　甘草在我國產(chǎn)于西北、華北和東北等地，適于生長在干旱半干旱的環(huán)境中。土壤水分條件可以直接影響甘草的產(chǎn)量和品質(zhì)。研究表

2、明：適度的干旱脅迫（土壤相對含水量40％~45%）可以促進甘草中甘草苷、甘草酸等有效成分的積累，提高藥材品質(zhì)。本論文在此基礎(chǔ)上建立6月齡甘草適度干旱脅迫實驗材料，應(yīng)用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)研究適度干旱脅迫調(diào)控甘草次級代謝的分子機制，為提高栽培甘草的有效成分含量，實施甘草資源的可持續(xù)利用奠定基礎(chǔ)。
　　本論文采用稱重補水法控制土壤干旱脅迫程度；高效液相色譜法（HPLC）測定兩組甘草中甘草苷和甘草酸的含量；轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)得到響應(yīng)干旱脅迫的基因

3、信息，通過功能注釋和分類，篩選出調(diào)控適度干旱脅迫下甘草有效成分生物合成的關(guān)鍵基因；以轉(zhuǎn)錄組測序獲得的相關(guān)序列為基礎(chǔ)，挑選紫杉烯5-α羥化酶和鯊烯合酶為研究對象，半定量RT-PCR技術(shù)分析干旱脅迫對其基因表達的調(diào)控；利用生物信息學(xué)方法對甘草中紫杉烯5-α羥化酶cDNA序列（GuT5H）及其編碼蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與功能進行預(yù)測，為深入研究該基因功能和解析適度干旱脅迫促進甘草有效成分積累的分子機制奠定基礎(chǔ)。
　　研究結(jié)果如下：

4、>　　1.HPLC法測定適度干旱脅迫組與對照組甘草中甘草苷和甘草酸含量，結(jié)果表明適度干旱脅迫處理能夠促進6月齡甘草根中甘草苷、甘草酸的積累。
　　2.對兩組甘草進行轉(zhuǎn)錄組測序，經(jīng)拼接得到得到的Unigene和all-unigene的序列長度集中在300~3000 nt，平均為1400 nt。使用RPKM法篩選兩樣本間的差異表達基因，適度干旱脅迫對甘草根次級代謝、脅迫響應(yīng)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等途徑的功能基因均有顯著的調(diào)控作用，表明干旱脅迫對甘

5、草的生長發(fā)育和有效成分積累的調(diào)控是多途徑的，涉及脅迫信號與植物激素等調(diào)節(jié)因子在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的相互作用。
　　3.半定量RT-PCR法分析紫杉烯5-α羥化酶基因（GuT5H)、鯊烯合酶(GuSQS)的表達模式，在適度干旱脅迫過程中兩者均發(fā)生上調(diào)表達，該結(jié)果與轉(zhuǎn)錄組測序分析結(jié)果一致。
　　4.生物信息學(xué)結(jié)果表明甘草GuT5H的cDNA全長1602 bp，開放讀碼框為1428 bp，編碼475個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)。GuT5H與大